Din principiul inertiei rezulta ca numai influenta unor corpuri asupra altora este capabila sa schimbe starea lor de miscare. Aceasta influenta (interactiune) a unor corpuri asupra altor corpuri,
este masurata cantitativ de o marime fizica numita forta. Schimband starea de miscare a unui corp inseamna ca, acel corp iese din starea de repaus sau de miscare rectilinie si uniforma, adica
viteza lui se modifica, variaza de la un moment la altul si corpului i se imprima o acceleratie. De aici rezulta ca marimea fizica forta, masoara interactiunea corpurilor carora li se imprima o
acceleratie sau o variatie de viteza. Actionind cu o forta asupra punctului material, acesta isi modifica impulsul de la un moment la altul. Se poate spune ca variatia impulsului este produsa de
existenta unei forte [relatia 1)].
In mecanica clasica masa de miscare este egala cu masa de repaus m = m
o, deci poate fi scos in fata operatorului de derivare [ vezi relatia 2).
Principiul al II-lea al dinamicii se enunta in felul urmator:
Forta este derivata de ordinul intai al impulsului in raport cu timpul.
Ecuatia 2) descrie miscarea mecanica a punctului material ([F]
si = [m]
si·[a]
si = kg·m/s
2 =N). Daca punctul material efectueaza o miscare circulara uniforma, odata
cu variatia vitezei in directie variaza si impulsul punctului material. Conform principiului al II-lea al mecanicii variatia impulsului in timp este provocata de forta [vezi relatia 3]. Primul
termen din relatia 3) reprezinta acceleratia tangentiala (masoara variatia vitezei in modul ), care in miscare circulara uniforma este zero, deoarece la acest tip de miscare viteza unghiulara ω
este constanta. Al doilea termen reprezinta acceleratia normala (masoara variatia vitezei in directie), vezi relatia 4). Daca miscarea este circulara neuniforma, atunci principiul II este
descris de relatia 6) in care intervin acceleratia tangentiala a
t si acceleratia normala a
n conform relatiei 5). Forta are doua componente: o componenta care are directia
normala pe viteza si sensul spre centrul cercului, de aceea aceasta componenta se numeste forta normala sau forta centripeta [vezi relatia 7)] si o componenta tangenta la traiectorie numita forta
tangentiala.
In cazul unui sistem de puncte materiale variatia impulsului total [relatia 8)] este determinata numai de rezultanta fortelor exterioare.
Principiul al II-lea al mecanicii afirma ca intr-o interactiune variatia in timp a momentului cinetic al unui corp rigid aflat in miscare de rotatie (K = r·p·sinα) este data de momentul unei forte [relatia 9)].
Momentul unei forte masoara efectul de rotatie al unui corp.
Momentul fortei in raport cu un punct (articulatia fixa) numit pol este o marime vectoriala a carei directie este perpendiculara pe planul ce contine vectorul de pozitie al originii fortei fata de
pol si vectorul forta (vezi figura de mai sus )si sensul este dat de regula burghiului: se tine burghiul perpendicular pe planul descris de vectorul de pozitie si de vectorul forta si se roteste in
sensul de aducere a vectorului de pozitie peste vectorul forta pe drumul cel mai scurt, sensul de inaintare al burghiului indica sensul momentului fortei. Valoare numerica a momentului fortei se
calculeaza cu relatia
M = F r sinα =F d ; d = OB, este lungimea segmentului de drepta dus perpendicular din pol pe suportul fortei, d se numeste bratul fortei.
[M]
si = [F]
si·[d]
si = N·m.
In miscarea circulara neuniforma: K = Iω = mr
2·ω;
d K/d t = m·r
2·d ω/d t = r·m·ε·r = r ·ma
t = r·F
dK/dt = r·F = M.
Principiul al III-lea al mecanicii
Presupunem doua corpuri care interactioneaza intre ele, dar corpurile nu sunt supuse nici unei alte actiuni exterioare.
Interactiunea celor doua corpuri poate fi una comuna: un corp se sprijina pe altul in campul gravitational [figura a)], sau una mai putin comuna: doua corpuri sunt supuse numai fortelor de
atractie gravitationala [figura b )].
Daca impulsurile celor doua corpuri sunt
1 si
2
nu are loc nici o interactiune exterioara, atunci
1 +
2 =
,
unde
este impulsul total care trebuie sa fie constant in orice moment. Conform relatiei 1) derivata
unei constante este nula si suma vectoriala a celor doua forte ce actioneaza asupra corpurilor este zero [relatia 2)], unde
1
este forta cu care al doilea corp actioneaza asupra primului, iar
este forta cu care primul corp actioneaza asupra celui de-al doilea corp.
Principiul al III-lea al mecanicii sau principiul actiunii si reactiunii se enunta sub forma:
Daca un corp actioneaza asupra altui corp cu o forta numita actiune, cel de-al doilea corp actioneaza asupra primului cu o forta egala in modul si opusa ca sens, numita reactiune.
Pentru toate tipurile de interactiuni, cele doua forte,
F
1 si
F
2
au in fiecare caz puncte de aplicatie diferite, adica sunt aplicate la corpuri
diferite pe linia ce uneste centrele celor doua corpuri. Raportul din relatia 4) ne arata ca datorita interactiunii corpurile 1 si 2 vor avea acceleratii invers proportionale cu masele lor. De
aceea se spune ca masa este o masura a inertiei ([m]
si = kg). Inertia este proprietatea unui corp de a-si pastra starea de repaus sau de miscare in absenta actiunilor exterioare sau de
a se opune la orice actiune exterioara care cauta sa-i schimbe starea.
Daca masa este mare, acceleratia va fi mica, deci, exista tendinta de pastrare a miscarii inertiale.
